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美研製石墨烯海綿傳感器 有助於造炸彈探測器

美國倫斯勒理工學院的科學家最新研製出了一款纖巧、便宜且能重複使用的新式傳感器,其由石墨烯泡沫製成,性能遠超現在市麵上的商用氣體傳感器,而且,在不遠的未來,科學家們能在此基礎上研製出更優異的炸彈探測器和環境傳感器。

新傳感器摒棄了阻止傳感器應用和發展的諸多限製。最近幾年,在操作納米結構並用其製造性能卓越的探測器以精確追蹤空氣中的化學物質方麵,科學家們已經取得了重大的進步,然而,他們研製出的各式各樣的傳感器,盡管從理論上而言很好,但卻並不實用。

目前傳感器的設計都非常複雜,常常依賴單個納米結構,而且,科學家們需要對這樣的結構進行仔細操作以及更加精確的分析。另外,製造出的傳感器往往不能重複使用,且必須在特定的溫度或壓力下才能工作,因此,科學家們一直沒有製造出一款可靠、便宜且可以重複使用的手持傳感設備。

現在,倫斯勒理工學院的科學家們使用石墨烯泡沫研製出了這種郵票大小的新型傳感器。他們將石墨烯,即單層碳原子,種植在泡沫鎳結構上,隨後移除泡沫鎳,留下一個類似泡沫的石墨烯結構,其具有獨特的電性,能夠用於執行傳感任務。

當將其暴露於空氣中時,空氣中的粒子會被吸收到泡沫表麵,而且每個這樣的粒子會用不同的方式影響石墨烯泡沫,對其電阻進行微小的改動。讓電流通過其中並且測量電阻的變化,就能知道泡沫上依附的是什麼粒子。科學家們讓大約100毫安的電流通過該泡沫,結果發現,這種石墨烯泡沫能夠導致粒子解吸,也就是說,粒子自動從傳感器上剝落下來,清除這些粒子,傳感器就可以重複使用了。

科學家們對傳感器進行了微調,讓其來探測氨水(自製爆炸物硝酸氨的關鍵成分),該石墨烯泡沫傳感器在5分鍾到10分鍾內就設法探測到了這種富有攻擊性的粒子,而且效率是現有市麵上最好探測器的10倍。科學家們接著用其來探測有毒氣體二氧化氮(爆炸物分解的時候也會釋放出這種氣體),結果表明,其效率也是目前商用傳感器的10倍。

石墨烯泡沫非常容易處理且操作簡單,而且在室溫下也能很好地工作,這都是科學家們非常心儀的特質,該石墨烯泡沫傳感器可讓科學家們更快製造出更便宜實用的手持傳感設備來對大氣進行探測。

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